电力系统稳定器在船舶电力系统中的应用.pdf

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1、V01．34No．122014．12船电技术I应用研究电力系统稳定器在船舶电力系统中的应用许丽霞，施伟锋，张威(上海海事大学，上海·201306)摘要：本文首先介绍了电力系统稳定器(PSS)的原理；然后，结合所搭建的船舶电力系统(大功率柴油发电机组)数字仿真模型，研究PSS在船舶电力系统中的应用；最后，通过对船舶电力系统在有、无PSS作用下的典型故障工况的对比仿真与分析，说明PSS能够有效提高船舶电力系统暂态稳定性。关键字：船舶电力系统励磁控制电力系统稳定器暂态稳定性供电可靠性中图分类号：TM74文献标识码：A文章编号：1003．4862(2014)12-0031-04A

2、pplicationofPowerSystemStabilizertoShipPowerSystemXuLixia，ShiWeifeng，ZhangWei(ShanghaiMaritimeUniversity，Shanghai201306，China)Abstract：First．theprincipleofthepowersystemstabilizer(PSS)isintroducedinthispaper．Secondcombinedwithdigitalsimulationmodelbuildingupofshippowersystemoflargepowerdi

3、eselenginegenset，applicationofPSStoshippowersystemisstudied．SimulationoftypicalfaultconditionsforthesystemwithorwithoutPSSshowthatPSScallimprovetransientstabilityofshippowersystem．Keywords：shippowersystem,"excitationcontrol,"powersystemstabilizer,"transientstability?powersupplyreliability

4、0引言1PSS原理随着船舶电力系统容量的不断扩大，系统运行方式和负荷变化对系统阻尼特性的影响日益突出。电力系统阻尼特性的日益恶化，影响了系统暂态稳定性和供电可靠性，而船舶电力系统作为一个独立电力系统，其运行环境决定了船舶必须尽可能保证持续稳定供电⋯。电力系统稳定器(PSS)是一种附加励磁装置，能够补偿发电机励磁控制系统由于惯性产生的负阻尼，有效抑制系统低频振荡，是提高船舶电力系统暂态稳定性的重要方法之一。因此，将电力系统稳定器用于提高船舶电力系统暂态稳定性具有很高的研究价值。收稿日期：2014—05一19基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(2012312111000

5、3)：上海市教委科研创新重点项目(12ZZl55)。作者简介：许丽霞(1988一)，女，硕士生。研究方向：船舶电力系统。当电力系统受到干扰时，发电机转子角出现振荡，而电压调节器及励磁系统具有惯性，其提供的附加转矩的相位落后于转子振荡的角度，它的一个分量与转速反相位，导致转子振荡角度加大，引发系统振荡[2】，也就是低频振荡。孑带《图1电压调节器产生的负阻尼转矩和电压由图1、图2知，电压调节器产生的附加转矩△珏后发电机转子变化量△6的相位为吮，PSS为系统提供一个附加磁链，产生正阻尼转矩ATpss，ATess与△珏的合成转矩△疋位于第一象限，且它的两个分量一同步转矩和阻尼转矩

6、均为正。正阻尼转矩ATpss由电压调节器参考点输入3l船电技术l应用研究附加信号U。产生(如图3)，U。的相位领先Aco轴织角度，能抵消励磁系统惯性产生的负阻尼，维持系统稳定【3_51。图2PSS产生的负阻尼转矩和电压旦业。、◆一慧基』■发电机半jsl．：励磁系统～j【．．．．．．．．．．．．．．．———．．．．．．一PSS．·}．．．．．．．．．．．．一图3PSS控制系统结构图2PSS结构及参数计算2．1PSS结构现有的电力系统稳定器有PSSlA、PSS2B、PSS3B、PSS4B。PSSlA(如图4)是广义电力系统稳定器，为单输入单输出结构，包括信号采集环节、增益环节

7、、滤波环节、相位补偿环节和限幅环节，其中滤波环节的作用是隔离稳定器信号稳态值的变化对发电机稳态电压影响。PSSlA的输入信号为发电机的机械功率P。与电磁功率P。之差△P，输出信号为附加励磁电压纵。匝卜叫＼HtH／_lm住意种程斜信号采集环节—一“双帅pl羔T,S1H篓T3S1H±旧l+l+

8、lJl、一相位补偿环节限幅环节图4PSSlA结构图PSS2B(如图5)是双输入单输出结构，含有三级超前一滞后环节，利用发电机的机械功率‰与电磁功率只之差廿和转速信号CO作为PSS的输入。缈与肚分别经过相应的环节转换成功率信号，两个功率信号相